M7钢是一种典型的钼系高速工具钢,其在传统M1钢基础上适当增加了 C和V的量,在保留传统钼系高速钢高韧性的同时又在一定程度上提升了其切削性能,因此成为一种红硬性、韧性、耐磨性俱佳的通用型钢种,被广泛用于切削领域。然而,采用传统冶炼方法制备的M7钢在实际生产过程中仍然存在着诸多问题,例如,枝晶及莱氏体组织粗大、网状碳化物堆积情况严重,热加工过程中碳化物破碎情况差,带状偏析状况严重等。此类问题的存在严重影响了产品性能,制约了钢材应用范围。例如,与同为钼系高速钢的M2钢相比,M7钢的冲击性能较差,有待进一步提高。众所周知,Mg元素是一种化学性质极为活泼的碱土金属元素,大量研究结果表明,镁处理技术具有净化钢液、细化枝晶、改善碳化物分布、微合金化等作用。基于上述情况,本实验在加压条件下对M7钢进行镁处理,期望以此达到改善组织、提升性能的效果。热力学计算结果表明,微量镁的存在就足以完成对氧化物、硫化物夹杂的变性。氧化物夹杂的变性顺序为:Al2O3→MgO·Al2O3→MgO;硫化物夹杂变性顺序为:MnS→MgS。同时,FactSage软件的计算结果表明,在初始氧含量和实验条件一致的情况下,钢中生成的MgO夹杂越多,则钢中溶解氧含量越低。本实验中,共冶炼了 4炉次实验钢。为了减弱实验过程中镁加入钢液后反应的剧烈程度,提高镁元素的收得率,本实验中在采用加压冶炼手段的同时,以低镁含量的钼镁块作为镁加入钢液的载体。实验结果表明,加压下镁处理具有极强的脱氧能力,向钢液中加入镁后,可将钢中氧含量控制在0.0002%。此外,镁加入到钢液中后还具有一定脱硫、脱氮效果。随着钢中镁含量的增加,钢中夹杂物朝着细小、弥散的方向变化,钢样中2 μm以下的夹杂物占比由76.34%提升到81.23%,5 μm以上的夹杂占比由6.87%减小到1.46%,单位面积上夹杂物数量逐渐增多,尺寸逐渐减小。实验结果表明,镁变质处理后,钢中更易生成细小弥散的夹杂物。镁处理对M7钢的凝固组织和碳化物组织亦有显著影响。经镁处理后,M7钢凝固组织中一次枝晶减少、二次枝晶间距变小、等轴晶比率升高、莱氏体厚度变薄,凝固组织改善效果显著,且在本实验中镁含量越高,效果越明显;对碳化物组织的研究结果表明,经镁变质处理后,M7钢铸态共晶网状碳化物被打断、细化,退火组织中碳化物分布状况得到改善,偏析程度减小、大尺寸碳化物减少,小尺寸碳化物占比增加,碳化物形态发生改变;能谱分析结果表明,镁在碳化物中的峰值要远远高于基体,表明镁有向碳化物中富集偏聚的倾向;XRD分析结果表明,镁处理对退火态碳化物的类型并无明显影响,但对各类碳化物的含量占比可能存在小幅度影响。镁处理对M7钢性能也存在明显影响。实验结果表明,经镁变质处理后,实验钢强度提升并不显著,但其塑、韧性提升效果明显。随着钢中镁含量增加,冲击功、断面收缩率和延伸率均呈现先上升后下降的趋势。当钢中镁含量达到0.016%时,其冲击功为75.0J,断面收缩率为10.0%,断后总伸长率达到24.18%,综合效果最佳。